锚杆钻机技术状况简介

锚杆钻机技术简介

锚杆钻机是煤矿锚杆支护中必不可少的工具，锚杆支护的发展需要大量锚杆孔钻进设备作保证。煤矿锚杆支护是巷道支护的发展方向，为了更好应用锚杆支护技术，为安全采掘保驾护航，现将锚杆钻机的基本情况作如下梳理：

一，锚杆钻机的分类：

锚杆钻机按结构分为单体式、钻车式、机载式；按动力分为电动式、气动式、液压式；按破岩方式分为回转式、冲击式、冲击回转式、回转冲击式。

到目前为止，我国已开发了30多种型号和不同类型的锚杆钻机，但适于井下使用且可靠性较好的只有3～4种产品。另外，还有许多煤矿在锚杆支护施工中大量使用的还是传统气动凿岩机与煤电钻，这不利于安全、高效作业。

二，主流产品介绍

1、单体气动回转式锚杆钻机。

基本情况：该钻机是锚杆钻机产品的主流，在齿轮式、柱塞式和

叶片式三种类型气动马达中，叶片马达式已基本淘汰，齿轮式马达与柱塞式马达在扭矩——转速特性、不同气压下的性能、噪声特性、对润滑的要求与抗污染等方面各有优缺点，在不同使用条件下都有各自的市场。总的来说，齿轮气动马达式已基本能代替进口产品，但玻璃钢支腿等部分的可靠性需要进一步提高；柱塞马达式锚杆钻机尚处于小批量生产阶段，尚需考核。

气动冲击式锚杆钻机基本以双级气腿式为主，因其结构较成熟，可以在坚硬岩石上钻进。尽管在某种岩石条件下的凿岩速度低于回转式，且噪声颇高，仍被相当多地应用于锚杆支护。

条件限制：国产气动锚杆钻机已基本能代替进口产品。但煤矿井下压缩空气系统的输送管道距离长，井下气动设备多，工作面气体工作压力偏低，常常在0.4MPa以下，使钻机性能与钻进速度都比0.63MPa压力下下降30%以上，影响锚杆孔钻进的效果，特别是在坚硬岩石与深孔作业条件下，钻进作业更加困难。

2、液压锚杆钻机。

基本情况:该机型输出的扭矩高于气动锚杆钻机，在某些场合下应用较好，特别是与掘进机配套是较优越的工作方式。

条件限制：从目前已正式投入使用的支腿式液压锚杆钻机来看，钻机输出扭矩仍然偏低，液压系统容易发热。由于以矿物油为工

作介质，在煤矿井下使用中存在安全隐患。液压锚杆钻机的输出扭矩比气动锚杆钻机大，但是，有的产品扭矩值偏低，扭矩低于60N.m，加上管路压力损失，井下钻进无力。有的产品液压系统温升过高，连续运转2h后系统温度升至65℃以上，性能急剧下降。若保持工作压力不变，转速下降率达50%以上。有的产品性能尚好，虽然液压系统温度高于65℃，性能下降率不到20%，但过高的温度易使工作液变质，密封件容易早期失效。

3、电动锚杆钻机的输出特性较差，实际钻孔速度较低，电机可靠性及防水性能存在严重问题，尚无良好的推进方式。另外，电动锚杆钻机扭矩特性不好，有的产品过载能力不到额定值的2倍，不能满足锚杆孔钻进时需克服相当于额定扭矩2.5倍左右的阻力矩的要求，产品固有可靠性不高，因此电动锚杆钻机尚未正式在井下成批使用。

4、已开发的钻车式与机载式锚杆钻机都具有一定特点，并取得一些效果，但因煤矿井下具体条件以及经济上的原因，近期难以广泛应用。

5，钻具的基本情况。与锚杆钻机配套的钻具，因破岩方式不同而不同，总的来说有回转类破岩钻具、冲击类破岩钻具以及回转冲击类破岩钻具。

煤矿锚杆钻机多为回转式，所以回转式钻头也比较流行。为配合推广小直径树脂锚杆，钻头采用27～29mm的回转钻头，其结构类型多为两翼对称、两翼不对称和两翼连筋式，可供钻进不同性质岩石时选用。

目前，硬质合金仍是钻头采用的主要材料。钻头型式与国产硬质合金片的性能，影响钻头的应用范围。目前，普通硬质合金的岩石钻头主要适用于页岩、砂页岩及部分砂岩（磨蚀性不高的砂岩），寿命为30m左右。高于常规钻头价格50%的国产优质合金钻头，可以钻进抗压强度60～80MPa的中等磨蚀性岩石，寿命可达25～30m.然而，相当多的生产厂家因受经济利益驱动，不按标准要求组织生产，硬质合金质量低劣，工艺技术不高，产品寿命只有10～20m. 甚至5-10m.

钻杆由B19或B22(少数)六角中空钢加工。经多年联合攻关，我国锚杆钻头和钻杆已能初步满足一定条件下锚杆支护的需要。

三，锚杆钻机产品可靠性差的原因以及未来改进方式。

1、锚杆钻机产品可靠性不高主要来自产品设计不成熟与加工质量不高。有的锚杆钻机因性能改进盲目，参数确定不合理，从投产起在井下工作无力，产品性能提高缓慢；有些产品的生产过程无可靠的质量保证体系，元部件质量无法保证，又没有必要的检测手段，产品性能与质量无法控制，影响井下长期使用。

2、锚杆钻机的科学使用问题未能引起足够的重视。既有制造厂家的问题，又有煤矿使用单位的问题。如有些煤矿单位在采用不合理的操作方式之后，又没有注重保养，这就造成了锚杆钻机的问题产生。

四，国内外锚杆孔钻进设备现状。

国外锚杆孔钻进设备的品种与功能多样，技术性能优越，可靠性高。美国煤矿大量使用塔架钻车式锚杆钻机，班工作效率达120～240根，并着手开发计算机控制的全自动锚杆钻机。法国生产的转架式锚杆钻机集钻孔、安装锚杆为一体，并具有储存锚杆杆体的锚杆仓。芬兰生产具有树脂注射系统的钻车式锚杆机，使钻孔、安装锚杆杆体、注入粘结剂全由机械完成，机械化程度颇高。澳大利亚有4家锚杆钻机生产厂家，生产各种不同类型的锚杆钻机，尤以单体气动支腿式锚杆钻机使用居多，并有多家公司生产能与掘进配套的单体支腿式液压锚杆钻机。澳大利亚气动支腿式锚杆钻机主要有柱塞马达与齿轮马达式两种(早期叶片式气动马达已淘汰)，采用玻璃钢碳素纤维支腿。澳大利亚液压锚杆钻机可以以矿物油和难燃液为工作液，回转机构由摆线液压马达驱动，有的产品采用玻璃钢碳素纤维支腿使机重减轻。

国内锚杆钻机的研制经过多年的发展历程，曾先后研制机械支腿式电动锚杆钻机、钻车式锚杆钻机、支腿与导轨式液压锚杆钻机、支腿式气动锚杆钻机、非机械传动支腿式电动锚杆钻机、机载式锚杆钻机和双级气腿凿岩机等。从实际情况看，MQT-50C系列支腿式气动锚杆钻机、MZ-Ⅲ型导轨式液压锚杆钻机、ZYX100型(改进成MYT-115型)支腿式液压锚杆钻机以及ZY24M、7665M 气动双级气腿凿岩机在国内有一定市场。其中，MQT-50C系列产品近年已能代替同类(气腿齿轮马达式)进口产品。

五，煤矿锚杆孔钻进设备的未来发展方向。

1，气动、液压单体回转式锚杆钻机是一个时期的主流。

综观国外锚杆钻机发展历程以及国内多方面实践，针对煤矿经济状况与煤岩、半煤岩巷道的具体特点，单体回转式锚杆钻机是一个时期内产品生产与开发的主流。从目前技术现状看，在具有压缩空气源的条件下，气动回转式锚杆钻机仍为首选产品。但是，如何解决压缩空气工作压力不足的问题会逐渐引起人们的重视。合理选择压缩空气管网系统，正确确定空压机及其动力系统的技术参数，开发新型的提高压缩空气压力的机械设备，将成为进一步发挥气动锚杆钻机作用的关键。